三十二、深入Python中的文件操作

• 2020 年 11 月 30 日
• AI
• Python

@Author： Runsen

任何語言都離不開對文件的操作，那麼Python語言是如何來操作和管理文件的。

編碼方式

編碼方式的歷史大致為ASCII ->gb2312->unicode->utf-8，期間具體詳細資訊可以百度

來個編碼解碼的小例子先，記住中文可以進行GBK和utf-8編碼，在GBk一個中文字元對應兩個位元組，在utf-8一個中文字元對應三個位元組，中文不能進行ASCII編碼。

>>> '劉潤森'.encode('GBK')
b'\xc1\xf5\xc8\xf3\xc9\xad'
>>> '劉潤森'.encode('ascii')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
UnicodeEncodeError: 'ascii' codec can't encode characters in position 0-2: ordinal not in range(128)
>>> 'Runsen'.encode('ascii')
b'Runsen'
>>> "劉潤森".encode('utf-8')
b'\xe5\x88\x98\xe6\xb6\xa6\xe6\xa3\xae'
>>> '劉潤森'.encode('GBK').decode('GBK')
'劉潤森'
>>> '劉潤森'.encode('GBK').decode('utf-8')
UnicodeDecodeError: 'utf-8' codec can't decode byte 0xc1 in position 0: invalid start byte

如果編碼解碼格式不一致可能會出現亂碼，encode表示編碼，decode表示解碼。

文件操作的API

下面是Python文件操作的具體的API。

打開文件

Python的open()函數打開一個文件時，有若干個參數可用。然而，最常用的參數只有前兩個。

open(file, mode='r', buffering=-1, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)

注意，第一個是強制性的，其餘的是可選的。如果不添加mode參數，文件將在Python中以只讀模式打開。

encoding:可以不寫。不寫參數，默認的編碼本是作業系統默認的編碼本。windows默認gbk，linux默認utf-8，mac默認utf-8。

f=open('test.txt',encoding='utf-8')   #打開文件
data=f.read()  #讀取文件
print(data)
f.close() #關閉文件         

mode

讀取文件

程式碼中用到的文件文件操作的1.txt 文件內容如下：

關注《Python之王》公眾號
作者：Runsen

readline(),使用該方法時,需要指定打開文件的模式為r或者r+;

readlines(),讀取全部行.返回一個列表，列表中的每個元素是原文件的每一行。如果文件很大，占記憶體，容易崩盤。

# 打開文件進行讀取
f = open("1.txt","r",encoding='utf-8')
# 根據大小讀取文件內容
print('輸出來自 read() 方法\n',f.read(2048))
# 關閉文件
f.close()
# 打開文件進行讀寫
f = open("1.txt","r+",encoding='utf-8')
# 讀取第2個字和第2行行的文件內容
print('輸出來自 readline() 方法\n',f.readline(2))
print('輸出來自 readlines() 方法\n',f.readlines(2))
# 關閉文件
f.close()
# 打開文件進行讀取和附加
f = open("1.txt","r",encoding='utf-8')
# 打開文件進行讀取和附加
print('輸出來自 readlines() 方法\n',f.readlines())
# 關閉文件
f.close()

# 輸出如下
輸出來自 read() 方法
 關注《Python之王》公眾號
作者：Runsen
輸出來自 readline() 方法
 關注
輸出來自 readlines() 方法
 ['《Python之王》公眾號\n']
輸出來自 readlines() 方法
 ['關注《Python之王》公眾號\n', '作者：Runsen']

寫入文件

下面只介紹清除寫 w和追加寫 a

案例：將關注《Python之王》公眾號寫入 test.txt 文件中

# mode=w 沒有文件就創建，有就清除內容，小心使用
with open('test.txt', 'w', encoding='utf-8') as fb:
      fb.write('關注《Python之王》公眾號\n')  

下面再將作者：Runsen寫入test.txt 文件中

with open('test.txt', 'w', encoding='utf-8') as fb:
      fb.write('作者：Runsen\n')  

運行後會發現之前寫的關注《Python之王》公眾號內容修改為作者：Runsen，因為 w模式會清除原文件內容，所以小心使用。只要使用了w,就要一次性寫完。

追加寫 a

案例：將作者：Runsen追加到 test.txt 文件中

# mode=a 追加到文件的最後
with open('test.txt', 'a', encoding='utf-8') as fb:
      fb.write('關注《Python之王》公眾號\n')  
with open('test.txt', 'a'encoding='utf-8') as fb:
      fb.write('作者：Runsen\n')      

指針操作

事物或資源都是以文件的形式存在，比如消息、共享記憶體、連接等，句柄可以理解為指向這些文件的指針。

句柄（handle）是一個來自編譯原理的術語，指的是一個句子中最先被規約的部分，所以帶有一個「句」字。

句柄的作用就是定位，兩個APi還是tell和seek。

tell返迴文件對象在文件中的當前位置，seek將文件對象移動到指定的位置，傳入的參數是offset ，表示移動的偏移量。

下面通過示例對上述函數作進一步了解，如下所示：

with open('test.txt', 'rb+') as f:
    f.write(b'Runsen')
    # 文件對象位置
    print(f.tell())
    # 移動到文件的第四個位元組
    f.seek(3)
    # 讀取一個位元組，文件對象向後移動一位
    print(f.read(1))
    print(f.tell())
    # whence 為可選參數，值為 0 表示從文件開頭起算（默認值）、值為 1 表示使用當前文件位置、值為 2 表示使用文件末尾作為參考點
    # 移動到倒數第二個位元組
    f.seek(-2, 2)
    print(f.tell())
    print(f.read(1))
    
#輸出如下
6
b's'
4
50
b'\r' 

上下文管理

我們會進行這樣的操作：打開文件，讀寫，關閉文件。程式設計師經常會忘記關閉文件。上下文管理器可以在不需要文件的時候，自動關閉文件,使用with open即可。

# with context manager
with open("new.txt", "w") as f:
    print(f.closed)
    f.write("Hello World!")
print(f.closed)

#輸出如下
False
True

如何批量讀取多個文件

下面，批量讀取某文件夾下的txt文件

file_list = ['1.txt', '2.txt', '3.txt','4.txt']
for path in file_list:
    with open(path, encoding='utf-8') as f:
        for line in f:
            print(line)

下面將批量讀取文件夾下的txt文件的內容，合併內容到一個新文件5.txt中，具體實現的程式碼如下。

import os
#獲取目標文件夾的路徑
filedir = os.getcwd()+'\\'+'\\txt'
#獲取當前文件夾中的文件名稱列表
filenames = []
for i in os.listdir(filedir):
    if i.split(".")[-1] == 'txt':
        filenames.append(i)
#打開當前目錄下的5.txt文件，如果沒有則創建
f = open('5.txt','w')
#先遍歷文件名
for filename in filenames:
    filepath = filedir+'\\'+filename
    #遍歷單個文件，讀取行數
    for line in open(filepath,encoding='utf-8'):
        f.writelines(line)
        f.write('\n')
#關閉文件
f.close()

其實在Window中只需要cd 至目標文件夾，即你需要將所有想要合併的txt文件添加至目標文件夾中，執行如下DOS命令 type *.txt > C:\目標路徑\合併後的文件名.txt

練習

題目：創建文件data.txt,文件共100000行，每行存放一個1～100之間的整數，題目來源：牛客

import random

f = open(『data.txt』,『w+』)
for i in range(100000):
  f.write(str(random.randint(1,100)) + 『\n』)
  f.seek(0)
  print(f.read())
  f.close()

題目：生成100個MAC地址並寫入文件中，MAC地址前6位（16進位）為01-AF-3B，題目來源：牛客

import random
import string

def create_mac():
  MAC='01-AF-3B'
  hex_num =string.hexdigits #0123456789abcdefABCDEF
  for i in range(3):
    n = random.sample(hex_num,2)
    sn = '-' + ''.join(n).upper()
    MAC += sn
  return MAC

def main():
  with open('mac.txt','w') as f:
    for i in range(100):
      mac = create_mac()
      print(mac)
      f.write(mac+'\n')

main()

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